四氢异喹啉酰胺类化合物的设计与合成

汤 泉， 张 晖， 张俊杰

(蚌埠医学院 公共基础学院，安徽 蚌埠 233030)

随着中药提取技术的不断发展,中药有效成分逐渐被人们所认知。四氢异喹啉生物碱广泛分布于罂粟、小檗等天然植物中。现代中药药理学研究表明,四氢异喹啉生物碱具有抗肿瘤、抗氧化、抗菌、抗血小板聚集等生物活性。近年,以四氢异喹啉生物碱为先导化合物,开发高效、低毒的抗血小板聚集候选药物备受关注。如谢迪等依据拼合原理,设计合成了15个含有四氢异喹啉母核的化合物,药理学研究表明,化合物7o能够较好的抑制ADP诱导的血小板聚集;王志远等以苯乙胺为原料,通过缩合反应、环化反应、亲核取代反应及酰胺化反应合成了7个四氢异喹啉衍生物,药理学研究表明,化合物5在不同浓度下均能显示出较好的血小板聚集抑制率。

阿魏酸广泛存在于川芎、木贼、升麻等天然植物中。现代中药药理学研究表明,阿魏酸不仅可以抑制肿瘤细胞A549、MGC-803的增值,还可抑制ADP、AA诱导的血小板聚集。但阿魏酸存在水溶性差、胃肠道刺激大等缺点。近年,一些学者以阿魏酸为模型化合物,通过对其结构修饰,合成了多个水溶性好、药效强的抗血小板聚集化合物,如化合物3d和II6,极大地丰富了抗血小板聚集候选药物。本研究依据药物化学中的拼合原理,设计含有四氢异喹啉母核和阿魏酸结构的四氢异喹啉酰胺类化合物。以取代苯甲酸、胡椒乙胺、乙酰阿魏酸为起始原料,通过酰胺化反应、Bischler-Napieralski反应、水解反应、亲核取代反应等步骤对其进行合成,目的是设计合成2个四氢异喹啉酰胺类化合物,为开发更为安全、有效的抗血小板聚集候选药物提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

DF-101S集热式磁力搅拌器(上海泓冠仪器设备有限公司);ZHBF-RE旋转蒸发仪(中环北方(北京)仪器仪表有限公司);JA12002电子天平(合肥合肥宝添科贸有限公司);Bruker超导核磁共振仪(400 MHz,CDCl为溶剂,TMS为内标)。

对甲氧基苯甲酸，3,4-二甲氧基苯甲酸，3,4,5-三甲氧基苯甲酸，胡椒乙胺，乙酰阿魏酸，N,N-二甲基氯丙烷(CP,上海毕得医药科技有限公司);二氯亚砜，甲苯，三氯氧磷，硼氢化钠，甲醇，三乙胺，碳酸钾，碘化钾，氢氧化钠，异丙醇(AR，合肥银奎仪器有限公司);G450薄层硅胶板，柱层析硅胶(合肥宝添科贸有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 酰胺类化合物的设计方法 在化合物7o、5、3d和II6(结构见图1)的基础上,运用药物化学中的拼合原理,设计了含有四氢异喹啉母核和阿魏酸母核的2个酰胺类化合物,希望合成的化合物具有较好的抗肿瘤活性。

图1 化合物7o、5、3d和II6的结构

1.2.2 酰胺类化合物的合成路线 以取代苯甲酸、胡椒乙胺、乙酰阿魏酸等为起始原料,通过氯化反应、酰胺化反应、Bischler-Napieralski反应等步骤对其进行了合成。具体合成路线见图2。

图2 四氢异喹啉酰胺类化合物的合成路线

1.2.3 酰胺类化合物的合成步骤 以化合物10a的制备为例详细介绍合成步骤。

取对甲氧基苯甲酸(5 g, 32.9 mmol)、无水甲苯60 mL置于单颈瓶中,60 ℃搅拌至对甲氧基苯甲酸完全溶解,加入SOCl25 mL,升温至80 ℃继续搅拌6 h,TLC[

V

(氯仿)∶

V

(甲醇)=5∶1]检测反应完全,蒸除甲苯和过量SOCl,得化合物2a,用30 mL CHCl溶解备用。取胡椒乙胺(6.6 g, 32.9 mmol)、CHCl60 mL和三乙胺6.5 mL置于三颈瓶中,冰浴搅拌15 min,缓慢加入1.2.1节制得的2a,然后25 ℃下继续搅拌3 h,TLC[

V

(乙酸乙酯)∶

V

(石油醚)=2∶1]检测反应完全,分别用3 mol/L HCl、1 mol/L NaOH、饱和NaCl各洗涤3次,合并有机层,加入无水硫酸钠干燥2 h,抽滤,浓缩,用95%的乙醇重结晶,干燥,得白色固体3a(7.9 g),收率87.2%。取4a(4 g, 13.5 mmol)、甲苯50 mL置于三颈瓶, 85 ℃加热搅拌,待3a完全溶解后,缓慢加入POCl(7.9 mL, 27.0 mmol),然后升温至115 ℃,继续搅拌7 h,TLC[

V

(乙酸乙酯)∶

V

(石油醚)=2∶1]检测反应完全,蒸除甲苯和过量POCl,加入40 mL乙酸乙酯,震动5 min,用水提取3次(50 mL/次),合并水层,水层用浓氨水调pH至9～10,冰浴条件下静置10 min,析出大量固体,用适量CHCl提取,合并CHCl层,用饱和NaCl洗涤3次,无水硫酸钠干燥2 h,抽滤,浓缩,得黄色油状物4a(2.9 g),收率76.3%。取4a(2.9 g, 10.4 mmol)、无水甲醇60 mL置于单颈瓶,冰浴条件下搅拌20 min,分批加入NaBH(0.4 g, 19.2 mmol),继续搅拌4 h,TLC[

V

(乙酸乙酯)∶

V

(石油醚)=2∶1]检测反应完全,蒸除甲醇,用30 mL CHCl溶解,用水洗涤3次,无水硫酸钠干燥2 h,抽滤,浓缩,用甲醇重结晶,得白色固体5a(2.1 g),收率72.4%。取乙酰阿魏酸(6 g, 25.4 mmol)、无水甲苯70 mL置于单颈瓶,60 ℃搅拌30 min,加入 30 mLSOCl,升温至80 ℃继续搅拌6 h,TLC[

V

(氯仿)∶

V

(甲醇)=10∶1]检测反应完全,蒸除甲苯和SOCl,制得化合物7,用40 mL CHCl溶解备用。取5a(2.0 g, 7.1 mmol)、CHCl40 mL和三乙胺3.0 mL置于三颈瓶,冰浴搅拌15 min,缓慢加入化合物7,25 ℃下继续搅拌4.5 h,TLC[

V

(乙酸乙酯)∶

V

(石油醚)=2∶1]检测反应完全,分别用 3 mol/L HCl、1 mol/L NaOH、饱和NaCl各洗涤3次,无水硫酸钠干燥2 h,抽滤,浓缩,干燥,得淡黄色固体8a(2.8 g),收率78.9%。取8a(2.0 g, 4.0 mmol)、甲醇40 mL置于一单颈瓶,25 ℃搅拌10 min,加入10 mL 8.75 mol/L NaOH溶液,25 ℃搅拌过夜。TLC[

V

(乙酸乙酯)∶

V

(石油醚)=2∶1]检测反应完全,用浓盐酸调节pH至4～5,得淡黄色固体,抽滤,干燥,过硅胶柱,得白色固体1.1 g,收率61.1%。取9a(1.0 g, 2.2 mmol)、异丙醇30 mL、KCO0.5 g、KI 0.1 g、N, N-二甲基氯丙烷盐酸盐(0.6 g, 3.8 mmol)置于单颈瓶,85 °C加热搅拌6 h。TLC[

V

(氯仿)∶

V

(甲醇)=10∶1]检测反应完全,浓缩,过硅胶柱,得白色固体0.6 g,收率50.4%。

参照化合物10a合成方法合成目标化合物10b,淡黄色固体,产率65.2%。

2 结果与分析

2.1 四氢异喹啉酰胺类化合物的设计

依据药物拼合原理,设计了2个含有四氢异喹啉母核和阿魏酸结构的四氢异喹啉酰胺类化合物(结构见图3)。

图3 化合物10a和10b的结构

2.2 10a和10b的合成

通过酰胺化反应、Bischler-Napieralski反应、水解反应、亲核取代反应等步骤对其进行了合成,其H-NMR、C-NMR、MS数据如下:10a:H NMR(400 MHz, CDCl)δ: 7.71(d, J=15.2 Hz, 1H, COCH=CH-ph), 7.23(d, J=8.0 Hz, 2H, ph-H), 7.10(d, J=7.6 Hz, 1H, ph-H), 7.03(s, 1H, ph-H), 6.91-6.87(m, 2H, ph-H), 6.82(d, J=8.4 Hz, 2H, ph-H), 6.78(d, J=15.6 Hz, 1H, COCH=CH-ph), 6.63(s, 1H, ph-H), 6.55(s, 1H, ph-CHN), 5.94(d, J=7.6 Hz, 2H, OCHO), 4.10(t, J=6.8 Hz, 2H, OCHCHCHN), 3.99-3.95(m, 1H, NCHCH-ph), 3.89(s, 3H, OCH), 3.77(s, 3H, OCH), 3.54-3.47(m, 1H, NCHCH-ph), 2.98-2.91(m, 1H, NCHCH-ph), 2.78-2.69(m, 1H, NCHCH-ph), 2.47(t,J=6.8 Hz, 2H, CHCHCHN), 2.26(s, 6H, CH×2), 2.09-1.99(m, 2H, CHCHCHN);C-NMR(100MHz, CDCl)δ:165.39, 158.80, 150.06, 149.34, 146.64, 146.21, 143.21, 134.69, 130.49, 129.89, 128.66, 128.62, 128.23, 127.54, 121.74, 114.93, 113.50, 112.59, 110.50, 108.54, 108.1,4 100.91, 67.30, 56.23, 56.08, 55.24, 54.92, 45.49, 39.60, 29.44, 27.30; ESI-Mass for CHNO: m/z(M+H)545.37。

10b:H NMR(400 MHz, CDCl)δ: 7.70(d, J=15.6Hz, 1H, COCH=CH-ph), 7.11(d, J=8.4, 1H, ph-H), 7.03(s, 1H, ph-H), 7.00(s, 1H, ph-H), 6.90(d, J=8.4, 1H, ph-H), 6.80(s, 1H, ArH), 6.76-6.73(m, 2H, ph-H, COCH=CHph), 6.66(d, J=8.8Hz, 2H, ph-H), 6.56(s, 1H, ph-CHN), 5.94(d, J=10.4Hz, 2H, OCHO),4.12(t, J=6.5Hz, 2H, OCHCHCHN), 4.01-3.97(m, 1H, NCHCH-ph), 3.89(s, 3H, OCH), 3.87-3.83(m, 6H, OCH×2), 3.53-3.46(m, 1H, NCHCH-ph), 3.06-3.2.93(m, 1H, NCHCH-ph), 2.84-2.75(m, 1H, NCHCH-ph), 2.69(t, J=7.2Hz, 2H, CHCHCHN), 2.40(s, 6H,CH×2), 2.16-2.09(m, 2H, CHCHCHN);C-NMR(100 MHz, CDCl)δ: 165.45, 149.36, 146.69, 145.71, 143.06, 136.25, 135.15, 131.13, 128.55, 128.42, 127.58, 127.51, 122.09, 121.64, 120.10, 115.22, 112.91, 112.10, 110.51, 108.16,100.93, 100.65, 68.87, 66.96, 56.14, 56.08, 55.95, 55.89, 55.82, 44.82, 43.82, 29.45; ESI-Mass for CHNO: m/z(M+H)575.24。

H-NMR、C-NMR、MS数据表示了所合成的化合物为10a和10b的结构。

3 结论与讨论

四氢异喹啉母核可通过Bischler-Napieralski反应或Pictet-Spengler反应等方法合成对比Bischler-Napieralski反应和Pictet-Spengler反应的反应条件,本研究选取了操作简单、物料易得的Bischler-Napieralski反应对四氢异喹啉母核进行合成。由1a-1b合成2a-2b时,所用试剂为二氯亚砜,会放出酸性气体,需加尾气吸收。由2a-2b合成3a-3b时,因酰氯较活泼,且该步反应为放热反应,应在冰浴条件下进行,以防止暴沸现象。由3a-3b合成4a-4b时,加入三氯氧磷的温度对产率影响较大,通过摸索发现,温度控制在80～85 ℃时加入POCl,产率较高,如果在低于80 ℃或高于85 ℃时将三氯氧磷加入,反应过程中产生黑色黏稠状物质,导致4a-4b产率极低。

因化合物6结构中含有酯基,在合成化合物7时,需对甲苯和二氯亚砜进行除水操作,否则会发生酯基水解反应,产率较低。

综上所述，以取代苯甲酸、胡椒乙胺、乙酰阿魏酸为起始原料,通过酰胺化反应、Bischler-Napieralski反应、水解反应、亲核取代反应等步骤对其进行合成,目的是设计、合成2个四氢异喹啉酰胺类化合物,为开发更为安全、有效的抗血小板聚集候选药物提供参考。